7.2万有引力定律第七章万有引力与宇宙航行同步练习(2)2021_2022学年高一物理必修第二册(人教版2019)
一、单选题,共10小题
1.下列力中,属于万有引力的是( )
A.月亮与地球之间的吸引力 B.起重机钢绳吊起重物的力
C.两个带异种电荷的带电体之间的吸引力 D.两个异名磁极之间的吸引力
2.下列关于万有引力的说法,正确的有
A.物体落到地面上,说明地球对物体有引力,物体对地球没有引力
B.万有引力定律是开普勒在总结前人研究的基础上发现的
C.地面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮,受到的合力都是地球的万有引力
D.F=G中,G是一个比例常数,没有单位
3.地球对月球具有相当大的万有引力,它们不靠在一起的原因是( )
A.不仅地球对月球有万有引力,而且月球对地球也有万有引力,这两个力大小相等,方向相反,相互平衡了
B.地球对月球的引力不算大
C.不仅地球对月球有万有引力,而且太阳系里其他星球对月球也有万有引力,这些力的合力为零
D.万有引力不断改变月球的运动方向,使得月球绕地球运行
4.如图所示,一颗行星和一颗彗星绕同一恒星的运行轨道分别为A和B,A是半径为r的圆轨道,B为椭圆轨道,椭圆长轴QQ′为2r。P点为两轨道的交点,以下说法正确的是( )
A.彗星和行星经过P点时受到的万有引力相等
B.彗星和行星绕恒星运动的周期相同
C.彗星和行星经过P点时的速度相同
D.彗星在Q′处加速度为行星加速度的
5.下列说法正确的是( )
A.两个微观粒子之间也存在万有引力
B.月一地检验的结果证明了引力与重力是两种不同性质的力
C.牛顿发现了万有引力定律并测定了引力常量
D.由公式可知,当时,引力
6.如果设某行星的质量为m,绕太阳运动的线速度大小为,公转周期为T,轨道半径为r,太阳的质量为M,那么下列说法错误的是( )
A.教材在探究太阳对行星的引力大小F的规律时,引入了公式,这个关系式实际上是牛顿第二定律
B.教材在探究太阳对行星的引力大小F的规律时,引入了公式,这个关系式实际上是匀速圆周运动的一个公式
C.教材在探究太阳对行星的引力大小F的规律时,引入了公式,这个公式实质上是开普勒第三定律,是不可以在实验室中得到验证的
D.教材在探究太阳与行星间的引力大小F的规律时,先得到关系式,再借助相对运动的知识(即可以认为太阳绕行星做匀速圆周运动)得到
7.某宇航员站在月球表面上做自由落体实验,将某物体由距月球表面高h处由静止释放,经时间t后落到月球表面,月球的半径为R,据上述信息可推出“嫦娥一号”在月球表面附近绕月球运行的速率约为( )
A. B. C. D.
8.如图所示,两球间的距离为r,两球的质量分布均匀,质量大小分别为、,半径大小分别为、,则两球间的万有引力大小为( )
A. B. C. D.
9.已知某质量分布均匀的星球密度为,有一个物体静止在该星球表面的“赤道”上,若由于星球自转使物体对星球表面的压力恰好为零,则该星球自转的周期为(万有引力常量为G)( )
A. B. C. D.
10.设地球质量为M、半径为R、自转角速度为,引力常量为G,且地球可视为质量分布均匀的球体。则同一物体在赤道和南极水平面上静止时所受的支持力大小之比为( )
A.
B.
C.
D.
二、多选题,共4小题
11.关于太阳与行星间引力的公式F=G,下列说法错误的是( )
A.公式中的G是引力常量,是人为规定的
B.太阳与行星间的引力是一对平衡力
C.公式中的G是比例系数,与太阳质量、行星质量都没有关系
D.公式中的G是比例系数,与太阳的质量有关
12.如果认为行星围绕太阳做匀速圆周运动,那么下列说法中不正确的是( )
A.行星受到太阳的万有引力,万有引力提供行星圆周运动的向心力
B.行星受到太阳的万有引力,行星运动不需要向心力
C.行星同时受到太阳的万有引力和向心力
D.行星受到太阳的万有引力与它运行的向心力不相等
13.两颗小行星都绕太阳做圆周运动,它们的周期分别是T和3T,则( )
A.它们绕太阳运动的轨道半径之比是
B.它们绕太阳运动的轨道半径之比是
C.它们绕太阳运动的速度之比是
D.它们受太阳的引力之比是
14.关于引力常量G,下列说法中正确的是( )
A.G值的测出使万有引力定律有了真正的实用价值
B.引力常量G的大小与两物体质量的乘积成反比,与两物体间距离的平方成正比
C.引力常量G在数值上等于两个质量都是1kg的可视为质点的物体相距1m时的相互吸引力
D.引力常量G是不变的,其数值大小与单位制的选择无关
三、填空题,共4小题
15.如图所示,两球的半径分别为r1和r2,均小于r,且两球的质量分布均匀,质量分别为m1、m2,则两球间的万有引力大小为_____________。
16.甲、乙两个质点间的万有引力大小为F,若甲质点的质量不变,乙质点的质量增大为原来的2倍,同时它们间的距离减为原来的,则甲.乙两个质点间的万有引力大小将变为________
17.2020年4月16日,“玉兔二号”月球车在月球表面按时开启第十七个月昼新一轮的探索旅程。“玉兔二号”月球车在月球表面受到月球引力为F,则“玉兔二号”月球车随“嫦娥四号”探测器登陆月球前在距离月球表面高度为月球半径3倍时,受月球引力为______。
18.已知质量为m的物体放在质量为M并可视为球体且质量分布均匀的地球表面某处,引力常量为G,地球半径为R,则它们之间的万有引力为F1=_______;如果把物体放到地球球心处,则它们间的万有引力F2=_______。
四、解答题,共4小题
19.粗略研究行星的轨道运动时,通常只考虑太阳对行星的万有引力。木星与地球之间的最近距离约为6.3×108km,地球的质量约为6.0×1024kg。请估算木星与地球之间的万有引力大小,并与木星和太阳之间的万有引力大小作比较。
20.最近几十年,人们对探测火星十分感兴趣,先后曾发射过许多探测器。称为“火星探路者”的火星探测器曾于1997年登上火星。2004年,又有“勇气”号和“机遇”号探测器登上火星。已知地球质量约是火星质量的9.3倍,地球直径约是火星直径的1.9倍。探测器在地球表面和火星表面所受引力大小的比值是多少?
21.两个质量为的同学,当他们相距时,他们之间的万有引力有多大?通过计算你可以知道,平常分析物体受力时,为什么可以不考虑万有引力。
22.已知太阳质量,地球质量,太阳和地球间的平均距离,则太阳和地球间的万有引力有多大?已知拉断截面积的钢棒需施力,那么太阳吸引地球的力可以拉断截面积多大的钢棒?
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.A
【解析】
起重机钢绳吊起重物的力属于弹力;电荷之间的作用力和磁极之间的作用力属于电磁力;月亮与地球之间的吸引力属于万有引力。
故选A。
2.C
【解析】
A.物体间力的作用是相互的,物体落到地面上,地球对物体有引力,物体对地球也存在引力,故A错误;
B.万有引力定律是牛顿在总结前人研究的基础上发现的,故B错误;
C.地面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮,受到的合力都是地球的万有引力,故C正确;
D.国际单位制中质量m、距离r、力F的单位分别是:kg、m、N,根据牛顿的万有引力定律F=G,得到G的单位是N·m2/kg2,故D错误。
故选C。
3.D
【解析】
地球和月球之间存在的万有引力较大,它们是一对作用力和反作用力,作用效果不可抵消。它们不靠在一起的原因主要是因为月球绕地球做圆周运动,地球对月球的万有引力提供了月球做圆周运动的向心力,即万有引力不断改变月球的速度方向,使月球绕地球运行,故ABC错误,D正确。
故选D。
4.B
【解析】
A.行星和彗星的质量可能不同,故受到的万有引力可能不同,故A错误;
B.因圆形轨道的半径和椭圆轨道的半长轴相等,则由开普勒第三定律可知,两星球运动的周期相等;故B正确;
C.虽说两星体经过P点时的速度大小有可能相等,但速度方向肯定是不同的;故速度不可能相同;故C错误;
D.由
得
因慧星在Q'点离恒星中心的距离小于行星半径的二倍;故慧星在Q'处加速度大于行星加速度的。
故D错误。
故选B。
5.A
【解析】
A.任何物体间都存在万有引力,A正确;
B.月—地检验的结果证明了引力与重力是同种性质的力,B错误;
C.牛顿发现了万有引力定律,卡文迪什测定了引力常量,C错误;
D.当两物体间的距离趋近于零时,公式不再适用,再不能用该公式分析这两个物体间万有引力的大小,D错误;
故选A。
6.D
【解析】
A.在探究太阳对行星的引力大小F的规律时,引入的公式实际上是牛顿第二定律,故A正确;
B.在探究太阳对行星的引力大小F的规律时,引用的公式实际上是匀速圆周运动的一个公式,故B正确;
C.在探究太阳对行星的引力大小F的规律时,引入的公式实质上是开普勒第三定律,是开普勒通过研究行星运动的观测数据得到的,不能在实验室中得到验证,故C正确;
D.在探究太阳与行星间的引力大小F的规律时,先得到关系式,再借助相互作用的关系,得到,故D错误。
故选D。
7.B
【解析】
由于物体在月球表面做自由落体运动,设月球表面的重力加速度为,则有
解得
设物体的质量为m,月球的质量为M,忽略月球自转的影响,根据万有引力定律有
得
设“嫦娥一号”的质量为,又因为“嫦娥一号”在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动,由万有引力提供向心力,有
解得
故B正确,ACD错误。
故选B。
8.D
【解析】
两球质量分布均匀,可认为质量集中于球心,由万有引力公式可知两球间的万有引力大小为
故选D。
9.A
【解析】
设该星球的质量为M,半径为R,物体的质量为m,物体围绕星球傲圆周运动,万有引力提供向心力,则有
其中
联立解得
故A正确,BCD错误。
故选A。
10.B
【解析】
在赤道处物体所受支持力为
在两极处物体所受支持力为
联立解得
故B正确,ACD错误。
故选B。
11.ABD
【解析】
A.公式中的G是引力常量,是通过实验测得的,不是人为规定的,选项A错误,符合题意;
B.太阳与行星间的引力是一对相互作用力,不是平衡力,选项B错误,符合题意;
CD.公式中的G是比例系数,与太阳质量、行星质量都没有关系,选项C正确,不符合题意;选项D错误,符合题意。
故选ABD。
12.BCD
【解析】
AB.行星受到太阳的万有引力,万有引力提供行星圆周运动的向心力, B错误A正确;
C.向心力是效果力,实际受力分析不分析向心力,行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力来源于太阳的引力,C错误;
D.行星受到太阳的万有引力与它运行的向心力相等,D错误。
故选BCD。
13.BC
【解析】
AB.由
常量知,它们绕太阳运动的轨道半径之比是
选项A错误,B正确;
C.由知,两者速度之比为
选项C正确;
D.由于不知道两颗小行星的质量,不能确定它们受太阳的引力的关系,故D错误。
故选BC。
14.AC
【解析】
A.利用G值和万有引力定律不但能“称”出地球的质量,而且可测定远离地球的一些天体的质量、平均密度等,故A正确;
BCD.引力常量G是一个普遍适用的常量,其物理意义是两个质量都是1kg的质点相距1m时的相互吸引力,它的大小与所选的单位有关,故BD错误,C正确。
故选AC。
15.
【解析】
根据万有引力定律可知
16.8F
【解析】
根据万有引力定律公式
改变后
17.
【解析】
根据万有引力定律
探测器登陆月球前在距离月球表面高度为月球半径3倍时,受月球引力为
18. 0
【解析】
根据万有引力定律可得
由对称性可知,放在地球中心质量为m的物体,受地球各个方向的吸引力相同,合力为0,即F2=0。
19.见解析
【解析】
查阅资料,太阳的质量为地球的33万倍,木星质量是地球质量的318倍 ,木星到太阳的平均距离约是7783300千米。木星与地球之间的万有引力大小
木星和太阳之间的万有引力大小
则
20.2.6
【解析】
设探测器的质量为m,根据万有引力定律,它在地面和火星表面分别受到地球和火星的引力大小为
和
所以
即探测器在地球表面受到的引力大小是在火星表面所受到的2.6倍。
21.见详解
【解析】
两个质量为的同学,当他们相距时,他们之间的万有引力
代入数值可得
重力为
则
普通物体之间的万有引力远小于重力,可以忽略不计,所以平常分析物体受力时,可以不考虑万有引力。
22.3.5×1022N,5.21013m2
【解析】
根据万有引力定律,太阳和地球之间的万有引力
F=G=6.6710-11N=3.5×1022N
太阳吸引地球的力可以拉断钢棒的横截面积
S==cm2=5.21017cm2=5.21013m2
答案第1页,共2页
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